隨著國家經濟的發展，能源的需求越來越大，從而對煤炭資源的開發、利用顯得越來越重要。國家對煤田勘探、開發的投入越來越大，對煤田采區的構造和斷層的控制作用，需要更加深入細致的解釋。諸如要判別斷距為3～5m的小斷層，要劃定含水層和隔水層的厚度，要確定大于5m的煤層厚度，研究煤層的結構特征等。這就要求地震剖面不僅要有較高的保真度和信噪比，更需要較高的分辨率，因此，如何提高數據采集質量已成為地震勘探關鍵環節之一。

　　【摘要】隨著煤田地震勘探的不斷深入，對勘探成果提出了更高的要求，需要能量大，頻率高的反射波，這就要求大幅度地提高野外數據采集質量。本文通過對近地表異常巖性調查、激發參數、環境噪音等影響因素的研究，認為采用增大巖性探井密度進行近地表巖性調查、選用高能小藥量炸藥在含水層的高密度介質中激發，可避開和減少環境噪音影響，使野外數據采集質量大為提高，為煤層精細構造解釋及研究煤巖層信息提供了良好的基礎。

　　【關鍵詞】核心論文發表,煤田勘探,近地表異常,環境噪音,巖性探井,高能炸藥

　　引言

　　本文以安徽省淮北地區孫疃井田三維地震勘探為例，在施工方法上圍繞著分辨率、信噪比和保真度三個環節進行了試驗研究，從精細近地表巖性調查，正確地優選激發因素，消除環境噪音影響等因素優選，獲取了較好的原始資料，取得了明顯的地質效果。

　　1近地表異常巖性調查

　　近地表，指地表以下未成巖的低速介質區，雖然厚度不大，但它對地震波場改造卻很大，不利于地震勘探采集數據的處理。近地表異常是由于近地表高程、厚度、速度的空間變化，當地震波穿過近地表時產生不等量的延遲時差，它改變了反射時距曲線所遵循的時距曲線方程，動較正后不能同相疊加成像，不能反映真實的構造形態。

　　1.1表層影響主要表現在如下幾方面：

　　（1）低、降速層厚度和速度在橫向上是不穩定的，它的變化可引起明顯的波至時間變化；高頻成分的衰減極為顯著，表層厚度1m的變化造成的信號衰減約相當深層的100m或1000m厚度引起的衰減。

　　（2）低、降速層厚度和速度的橫向變化，會引起不同記錄道子波的不一致。

　　（3）低、降速層厚度和速度的橫向變化，會造成同一激發深度的激發頻譜差異十分明顯。

　　1.2精細近地表巖性調查：

　　時距曲線在空間上變化的形態是由近地表異常特征決定的，通過近地表異常校正后，恢復反射時距曲線的雙曲線形態，研究近地表地球物理特征以確定相應的低降速帶結構來求得準確的靜校正量，消除不同波長靜校正的影響以提高地震剖面的信噪比和分辨率。

　　隨著勘探技術的改進和高頻勘探的普及，近地表調查工作已形成一套專門的方法技術系列，以往的小折射、微測井方法雖仍在使用，但采樣點的密度還需增加；新增加了巖性探井，即在一定網格內（一般不小于1km×1km）進行巖性測井，揭示淺層地層縱向結構及其變化。

　　圖1、圖2為相鄰炮點所得的監視記錄（兩炮的激發深度和藥量完全一致，但激發巖性不同）。兩炮的觸發譜不同，監視記錄上明顯出現振幅、頻率的差異。為了有效避免這一現象反復出現，確保激發譜相對一致，通過近地表巖性調查工作，查明本區潛水面一般為6-8m，其上均為松軟的粘土層或泥砂層；大部分地段在5-8m有姜石、盤砂，流砂；8-11為硬粘土層，12m以下為泥沙層，近地表結構的劃分對數據采集、靜校正方法研究運用、靜校正數據計算等均有指導作用。

　　圖1軟粘土層激發單炮圖2硬粘土層激發單炮

　　2正確優選激發因素

　　在高頻勘探中，提高激發信號的主頻可有效提高反射信號的主頻和分辨率，激發出寬頻帶、強能量、高主頻的激發譜是勘探工作成功的關鍵環節，激發譜主頻的提高是有一定的限度，并非越高越好，它與接收儀器性能及地層的吸收衰減等因素也有關。

　　通常，希望能夠用較小的藥量激發出較強的彈性波，實際上，由于受各種因素（如炸藥藥型、藥包結構、激發井深、激發巖性、激發藥量、激發方式）的制約，只能有一小部分能量用于產生彈性波，通過研究激發參數應選擇威力大（做功能力強）猛度小（介質破碎程度小）的高能小藥量炸藥能夠激發出較強能量的彈性波。

　　2.1炸藥爆速與激發頻譜關系

　　一般認為爆速高，激發的子波脈沖越尖銳，我們對2種不同爆速的炸藥進行了對比試驗（圖3、圖4），頻率最高、能量最強者為低爆速炸藥所得的記錄，實踐證明，當炸藥的爆速接近于介質的波速時，二者所形成的共振子波脈沖最尖銳，爆炸效果最好[3]。

　　圖3中爆速炸藥單炮記錄圖4低爆速炸藥單炮記錄

　　2.2激發井深和巖性與頻率信息關系

　　激發巖性的性質對所激發的地震波有一定的影響。在低速帶疏松地層中激發時產生的振動頻率低，在堅硬地層中激發得到的振動頻率高。在膠泥、泥沙層中激發得到的頻率適中，同時還要考慮爆炸能量與介質的耦合關系，試驗表明，爆炸能量與介質存在著幾何耦合和阻抗耦臺的關系，當藥包的直徑與爆炸井的直徑相等時，幾何耦合100%；炸藥的特性阻抗（炸藥密度×炸藥起爆速度）與介質的特性阻抗（巖石密度×巖石中縱潑的波速）之比稱為阻抗耦合，當該比值等于1時，激發能量最大。根據藥包與介質的耦合關系，結合煤田勘探的實際，小藥量高能炸藥激發是取得高額信息較好的途徑。

　　從原始井監視記錄（圖5、圖6）上看，主要目的層反射波的主頻并不總是隨著井深的增大而提高，10m井深激發的高頻信息最豐富，這是因為10m處為一含水的硬粘土層；經研究分析，由于水具有特殊的性質，科壓縮性小，無剪切應變，波在水中消耗的能量極小，爆轟壓力衰減慢，產生的應力波傳遞好，能量傳遞效率高，有利于高頻的傳遞，因此，選用高能小藥量炸藥，在含水的高密度介質中激發，能夠獲得比較理想的效果。

　　圖5井深8m單炮記錄圖6井深10m單炮記錄2.3激發能量與高頻信息的關系

　　炸藥量的多少、爆炸介質的巖性、藥包形狀及其與爆炸介質的耦合等因素，對地震波的形狀、波的振幅、頻率等有影響。

　　地震波的振幅A，主頻f與炸藥量Q分別存在著如下關系：

　　A=K1QM1

　　1/f=K2QM2

　　式中K1，K2，M1，M2為系數，當炸藥量較小時、系數趨于l地震脈沖振幅與炸藥量成正比關系；炸藥量大時，系數可減小至0.5～0.1，增大炸藥量對振動振幅增加不大，但產生的地震波頻率降低，視周期增大。

　　分析對比藥量與頻率之間的關系，藥量越小頻率越高，但差異并不太明顯。當藥量大于2k時，隨著藥量的增加反射波主頻降低速率減慢，另一方面，激發藥量越大，反射波能量越強，但大于2kg時地震波的能量趨于平緩。

　　3消除環境噪音的影響

　　環境噪音是提高分辨率和提高野外采集質量的重要障礙之一。

　　環境噪音存在兩個明顯的特征。一是不可預測的隨機性；二是較寬的頻帶范圍，從幾赫茲到幾百赫茲，它對提高采集頻率影響較大。特別是對能量相對較弱的高頻信號危害更加明顯。

　　目前在施工中采取的主要對策是：

　　（1）加大監測密度，調查環境噪音的變化規律，探尋避開環境噪音的最佳方案；

　　（2）研究環境噪音的頻帶范圍，了解其對高頻信號的影響程度，采用寬帶方式。消除部分高頻噪音；

　　（3）創造安靜的施工環境等。

　　4采集效果分析

　　圖7低能炸藥初疊剖面圖8高能炸藥初疊剖面

　　圖7、圖8是淮北地區孫疃井田同時采集的初疊剖面圖，兩條線的施工方法、觀測系統、資料處理流程完全一致，但剖面結果差異較大。無論是信噪比、波組能量和連續性、主頻和頻寬，后者均有明顯改進，主頻普遍增高10Hz左右。主采煤層提高達20Hz，構造特征明顯，斷點清晰程度有明顯改進，為對煤層精細構造解釋及研究煤巖層信息提供了基礎。

　　5結論

　　通過對高分辨率地震勘探的多次實踐，從不同側面分析了提高采集質量的方法和技術，得出如下結論：

　　（1）加強近地表巖性的調查，用多種方法技術取全、取準表層資料，尋找最佳激發巖性，努力做到在相對穩定的地層條件下激發。

　　（2）激發出寬頻帶、強振幅、主頻高的激發譜是勘探工作成功的關鍵環節。文中從炸藥類型、激發深度與激發巖性、激發能量等不同角度作了分析和探索，選用高能小藥量炸藥，在含水的高密度介質中激發，能夠獲得比較理想的效果。

　　（3）在消除或減弱環境噪音對采集質量的影響方面，開展了諸如加強對噪音變化規律的研究，創造安靜的施工環境，取得了一定地質效果。

　　參考文獻：

　　[1]朱國良、馮玉芬.煤田高舒辯牢地震勘探方法[J].勘探地球物理進展，2002（4）.

　　[2]李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京：石油工業出版社，1993.

　　[3]余壽朋.高分辨率地震勘探[M].北京：石油工業出版社，1994.

　　[4]李慶忠，田樹人.提高地震資料信噪比的噪音踢除方法[J].物探科技通報.1989（2）.